天幕靶光电探测性能改善研究

建立了LBS-1型立靶精度测量系统中的天幕靶,对天幕靶探测性能存在的各种影响因素,如:光电转换接收器件及其探测电路、天空背景亮度的强弱等进行了分析.提出选择拼接长条形、具有高频响应、低噪声的光电接收管作为探测器件,采用可调光阑、多路可调比较电压、提高电路放大倍数的措施,可以提高天幕靶的探测灵敏度.天幕靶能在大于500 lx条件下正常稳定工作.实践证明,采取的改善措施,工作可靠、稳定性好,达到了改善天幕靶光电探测性能的目的.     

基于天幕靶的弹丸飞行时间计算方法

在用天幕靶对各种弹丸的速度等外弹道参数进行测量时，往往需要测得弹丸飞越两个天幕靶靶面的时间间隔，进而计算弹丸速度、立靶坐标等其它参数。在对天幕靶输出弹丸模拟信号进行分析的基础上，提出一种用于计算弹丸飞行时间的相关算法。该算法采用数字信号处理的方法，对用数字采集仪采集到的天幕靶输出的弹丸模拟信号进行处理，可以计算得到弹丸飞过天幕靶靶面的时间间隔，经试验论证：该方法较常规方法计算时间更加准确，并且可以提高测试系统的抗干扰能力。     

两种天幕靶光幕交汇立靶测量系统分析

为了改善飞行弹丸立靶坐标测量系统的布置复杂、集成度低等缺点,提出了2种新型天幕靶的设计方法;根据立靶坐标的几何测量原理,采用单镜头双狭缝措施,设计了单镜头双狭缝交汇和单镜头双狭缝平行的天幕靶.利用两镜头构建了多光幕交汇测量弹丸坐标模型,采用高响应、低噪声阵列长条形光电探测器件,简化天幕靶结构设计,改善天幕靶探测性能.结合多光幕交汇测量系统数学模型,应用微分法分析了测量系统误差.靶场实弹试验结果表明,设计的2种新型天幕靶可以实现飞行弹丸坐标的测量,在高空大靶面条件下,坐标测量误差小于20 mm.     

基于LED的天幕靶标定技术研究

在弹丸测速试验中,若天幕靶处于非工作状态会导致测量结果的偏差,因此在试验前对天幕靶进行标定有着重要的实际意义。文中设计了标定系统电路,通过控制白色LED光源的亮灭来模拟弹丸穿过天幕靶光幕的场景。实验结果表明系统输出的两路激励信号的脉宽和时间间隔与天幕靶光电管采集回来的感应信号的脉宽和时间间隔基本一致,实现了对天幕靶系统的准确标定,为天幕靶标定技术提供了一种有效的手段。     

红外天幕靶信号采集及调理电路设讨

介绍了红外天幕靶的光电探测系统及信号处理电路。当弹丸穿过天幕时，光电探测系统能够成功获取弹丸过靶信号，实现对弹丸运动的研究，同时以CPLD为载体设计了数字滤波电路，有效地剔除了干扰信号。通过实弹测试表明红外天幕靶有效靶区大、灵敏度高、抗干扰能力强以及使用灵活方便等优点，适用于多种口径弹丸速度测量，也可用作其它设备（如狭缝相机等）的触发信号源。     

弹头飞行速度测定

测定弹头飞行速度有许多方法,采用网靶、箔靶、线圈靶、天幕靶、光电靶、测速雷达等测速系统均能实现。尽管方法有很多种,但其测试原理基本相同,即在弹头飞行的弹道上不同的2点处,设置测量装置,只要测出弹头通过这2点之间的时间值和2点之间的距离值,就可用距离值除以时间值,得到速度值。但在实际测定时,由于天幕靶和测速雷达的测试精度较高、对目标无干扰、工作可靠,特别是测定     

基于天幕立靶的两种弹着点坐标测量算法

针对天幕立靶弹着点坐标的测量问题,提出一种基于解析几何法的弹着点坐标测量算法。以天幕立靶为基础,建立弹着点坐标系,分别利用几何三角法和解析几何法推导简单双"N"形天幕立靶弹着点坐标测量公式,并给出了计算实例。分析结果证明:2种方法中,几何三角法适用于比较简单规则的双"N"形光幕,而解析几何法容易编制程序,适应于各种幕形。     

高射频武器弹丸连发速度测量系统

针对常规的天幕靶与测时仪配合的测速系统因弹尾激波与炮口冲击波的干扰而无法测量高射频武器弹丸连发速度的问题,提出了一种天幕靶和数据采集仪配合的测速系统,能够实现连发速度测试.利用数据采集仪直接记录天幕靶输出的模拟信号,对采集到的信号进行分析和处理,识别弹尾激波和炮口冲击波等干扰信号,最终得到连发射击下每一发弹丸的速度和连发射频,并显示测量结果.设计的测试系统抗干扰能力强,既能单发测试又能连发测试.     

基于虚拟仪器的智能弹道参数测试系统

设计了一种基于虚拟仪器的智能弹道参数测试系统，介绍了其工作原理及其软件与硬件设计。该系统与天幕靶、光幕靶等区截装置配合可测试飞行弹丸的速度、立靶精度、射频等参数，并可实时给出所测参数，按需要的格式保存、显示或打印数据。有利于试验数据的科学管理。     

红外天幕靶信号采集及调理电路设计

介绍了红外天幕靶的光电探测系统及信号处理电路.当弹丸穿过天幕时,光电探测系统能够成功获取弹丸过靶信号,实现对弹丸运动的研究,同时以CPLD为载体设计了数字滤波电路,有效地剔除了干扰信号.通过实弹测试表明红外天幕靶有效靶区大、灵敏度高、抗干扰能力强以及使用灵活方便等优点,适用于多种口径弹丸速度测量,也可用作其它设备(如狭缝相机等)的触发信号源.     

考虑靶背自由面效应的中等厚度混凝土介质侵彻工程模型

为评估弹丸侵彻和贯穿中等厚度混凝土介质的能力,在半无限混凝土介质靶体侵彻模型的基础上,考虑混凝土靶背自由面效应,通过构造基于混凝土靶背自由面位置相关的阻力衰减函数,修正弹丸侵彻半无限混凝土靶体的侵彻阻力,建立可以快速预测弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度、贯穿速度和侵彻过载等物理量的工程计算模型。模型中加入混凝土冲塞判据,修正了弹丸临界贯穿情况下的弹丸侵彻阻力,可以预测混凝土靶背发生剪切冲塞现象。用模型对低速(650 m/s)和高速(1 100 m/s)两种侵彻速度弹丸侵彻不同厚度C40混凝土靶板试验工况进行计算,计算结果显示弹丸剩余速度计算值与试验结果绝对值误差小于22.1%,弹丸过载与仿真过载峰值误差小于4.4%; 模型对不同侵彻速度下的有限厚度混凝土靶的临界贯穿厚度进行预测,与NDRC经验公式计算结果对比发现本文模型具有更好的计算精度和速度适应范围。     

基于UKF弹体滚转姿态测量方法研究

利用磁阻传感器和GPS等器件的测量信息,建立了地磁/GPS组合弹体姿态测量解算模型,对弹体姿态信息进行实时测量解算。为了提高弹体飞行姿态测量解算精度,建立了弹道滤波方程,采用UKF算法进行数据滤波处理,结合磁阻传感器的输出信息对弹体滚转姿态进行实时解算。数值计算及仿真结果表明:相比于直接使用GPS输出的速度信息进行姿态解算,通过UKF滤波处理后,可以使得地磁/GPS组合测量解算的结果更准确,提高了弹体姿态解算精度。     

炮口初速测量校准与修正方法

弹丸炮口初速与实际炮口初速存在差异,此误差影响火炮的射击精度,因此有必要对弹丸的炮口初速进行测量校准并修正。对影响多功能炮口装置测速精度的因素进行了研究,得出自动机后坐速度对初速测量引入误差较大,据此提出一种炮口初速测量校准与修正系统方案来对多功能炮口测速装置进行测量校准与修正。最后,对实验数据进行分析,证明了该方法的正确性和可行性。     

弹丸三维速度实时处理方法研究

为了解决常规靶场测控系统中弹丸三维速度实时高精度处理的难题,提出了基于多元异类实时数据融合处理弹丸三维速度的方法。该方法通过联立弹丸位置和径向速度这两类测元的误差方程,建立了基于径向速度测元的测控系统实时数据融合模型,实现了弹丸三维速度的实时解算。将该方法应用于常规靶场典型试验的实例仿真中,与纯粹的三维速度IMM卡尔曼滤波和增加径向速度观测量后的IMM卡尔曼滤波进行对比分析,验证了模型的正确性和方法的有效性。研究结果表明,该文提出的方法能够高精度处理弹丸的三维速度,并且实时性强,易于工程实践。     

柱形弹侵彻靶板剩余速度的有限元分析

为深入研究弹丸侵彻靶板后的剩余速度以提高战伤仿真精度,采用正交试验设计方法和有限元软件LS-DYNA,进行了不同弹速、靶厚、攻角等条件下柱形弹侵彻低碳钢靶板的仿真试验;通过试验条件参数与结果数据的方差分析,得出了各相关因素对剩余速度影响作用的主次顺序;利用试验数据,对THOR方程进行了修正,提出了相应公式。     

含磷蠕墨铸铁干摩擦过程中质的转移

采用销－盘式干摩擦磨损试验机，系统地研究了含磷蠕墨铸铁／４０Ｃｒ钢干摩擦副摩擦过程中质的转移规律。研究结果表明，含磷蠕墨铸铁／４０Ｃｒ钢干摩擦副摩擦过程中存在着双向质的转移现象。在含磷蠕墨铸铁方，质的转移可存在于距摩擦表面一定深度的次表层；摩擦速度的提高，接触压力的增大及蠕墨铸铁中磷含量的提高都促进了含磷蠕墨铸铁方质的转移向摩擦面更深层的发展。     

基于自适应混沌变异粒子群优化算法的旋转弹丸气动参数辨识

将最大似然准则应用于高速旋转弹丸的气动参数辨识问题中,提出一种新的自适应混沌变异粒子群算法求解该准则下的气动参数最优解,进而得到弹丸的气动参数。该算法通过自适应调整惯性权重、利用混沌优化的思想产生初始粒子、设定早熟判别机制来判断是否陷入局部最优解,并通过粒子变异的策略使其跳出局部最优解等方法进一步优化基本粒子群算法。通过常用的测试函数对该算法进行了测试,测试结果表明：相比于基本粒子群算法,该算法具有收敛速度快、寻优精度高、应用范围广等优点。利用系统仿真的方法模拟弹丸的自由飞行数据,并利用该数据结合所提算法对弹丸的主要气动参数进行辨识,辨识结果表明：该算法可以有效辨识弹丸的气动参数,且精度高,收敛速度快,可以应用于工程实际问题。     

捷联惯导系统中补偿安装误差的优化算法研究

在无陀螺捷联惯导系统中。以高自旋弹丸运动姿态测试为研究背景，针对以往解算载体角速度精度不高。导航误差随时间积累较快的问题，提出一种新的十二加速度计配置方案。并在此方案下采用了一种提高角速度解算精度的优化算法，该方法运用阻尼高斯牛顿迭代法对加速度计的安装误差进行补偿修正。进行相应的仿真试验，并与理论值进行误差分析．证实了该方案的可行性和算法的有效性。     

弹箭滚转姿态地磁测角仪的卡尔曼滤波算法

为降低地磁测角仪测量地磁场矢量信息解算弹箭滚转姿态角误差,文中运用卡尔曼滤波算法对弹体滚转角进行估计.通过对火箭弹滚转角速度变化规律的分析,用二阶近似表达弹体滚转运动规律作为卡尔曼滤波算法的系统方程,以磁场强度与数字量输出之间的非线性关系作为卡尔曼滤波算法的量测模型.通过实验仿真分析结果表明,滤波所得弹体滚转角、滚转角速度精度满足弹道修正弹要求,可用于弹道修正弹药被动段的弹道控制.     

水下弹丸速度拟合方法的误差分析

在水下弹丸的速度测量中，常采用线圈靶作为区截装置来测量弹丸的速度，但由这种方法只能得到位移时间曲线，要相得到位移速度曲线还必须拟合实验数据，文中介绍了三种速度拟合方法，并对三种拟合方法的误差精度进行了详细的理论分析和实验比较。